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公開番号2025042660
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-28
出願番号2023149713
出願日2023-09-15
発明の名称半導体スイッチング素子の接続構造、電力変換装置
出願人株式会社明電舎
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H02M 7/48 20070101AFI20250321BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】電力変換器の半導体スイッチング素子を低ESLで配置・接続することを図る。
【解決手段】電力変換装置である三相インバータは、直流コンデンサに接続される上アーム側の半導体スイッチング素子14Aと、同コンデンサに接続される下アーム側の半導体スイッチング素子14Bと、半導体スイッチング素子14Aのエミッタ端子Eと同素子14Bのコレクタ端子Cとを接続するパターン20を有するゲート基板11と、を備える。素子14A、14Bは、中央のコレクタ端子Cと一端側のエミッタ端子Eと他端側のゲート端子Gとを備え、各端子C、E、Gはゲート基板11に対して垂直に延設されている。また、素子14A、14Bは、それぞれ冷却器15の反対側の面にオフセットして実装され、素子14Aのエミッタ端子Cと素子14Bのコレクタ端子Cとが対向し、ゲート基板11上にて略最短距離の配線パターンで接続されている。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
直流コンデンサに接続する上アーム側の半導体スイッチング素子と、
前記直流コンデンサに接続する下アーム側の半導体スイッチング素子と、
の直流接続を１アーム以上備える電力変換装置の前記素子の端子間を接続する構造であって、
前記各素子は、３端子ディスクリートタイプに構成され、中央に配置されたコレクタ端子もしくはドレイン端子と一端側に配置されたエミッタ端子もしくはソース端子とを備え、
前記各素子の前記端子間を接続する基板を備え、
前記上アーム側の前記素子と前記下アーム側の前記素子は、互いに冷却器の反対側の面にそれぞれ実装され、
前記上アーム側の前記素子のエミッタ端子もしくはドレイン端子と前記下アーム側の前記素子のコレクタ端子もしくはソース端子とを前記基板上において略最短距離の配線パターンで接続した
ことを特徴とする半導体スイッチング素子の接続構造。
続きを表示（約 270 文字）【請求項２】
前記各素子は、前記冷却器を挟んでオフセットに設けられ、
前記上アーム側の前記素子のエミッタ端子と前記下アーム側の前記素子のコレクタ端子とが対向配置される
ことを特徴とする請求項１記載の半導体スイッチング素子の接続構造。
【請求項３】
前記各端子は、前記基板に対して垂直に形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体スイッチング素子の接続構造。
【請求項４】
請求項１～３のいずれかに記載された半導体スイッチング素子の接続構造を備えることを特徴とする電力変換装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、３端子ディスクリートタイプの半導体スイッチング素子の端子接続構造および該接続構造を備えた電力変換装置に関する。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
図１および図２は、特許文献１に記載された三相インバータを示している。ここでは各相の半導体スイッチング素子１４Ａ，１４Ｂに３端子ディスクリートタイプが用いられ、前記各素子１４Ａ，１４Ｂを放熱板８３の表裏それぞれの面に実装している。
【０００３】
図３（ａ）（ｂ）は、図２の構成の応用例を示している。ここでは図１の上アーム側の前記素子１４Ａと下アーム側の前記素子１４Ｂとを互いに冷却器の反対側に配置する構成が提案されている。
【０００４】
この場合、前記素子１４Ａ，１４Ｂの端子間を接続するゲート基板１１を図２の上部に設け、ゲート基板１１内の配線パターンによって前記素子１４Ａのエミッタ端子Ｅと前記素子１４Ｂのコレクタ端子Ｃとを接続する。この接続点をゲート基板１１内の出力端子台に接続し、出力端子台とインバータ負荷とを電線等によって接続する。また、Ｐ側バスバー１６は、前記素子１４Ａのエミッタ端子Ｃと図1に示す直流コンデンサのＰ端子を接続する。同様に、Ｎ側バスバー１７は、前記素子１４Ｂのエミッタ端子Ｅと直流コンデンサのＮ端子を接続する。なお、図３は、前記素子１４Ａ，１４ＢがＩＧＢＴ（絶縁ゲートパイポーラトランジスタ）の例である。前記素子がＭＯＳＦＥＴの場合は、コレクタ端子→ドレイン端子、エミッタ端子→ソース端子と端子の名称が変更される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１８－７３８８４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
３端子ディスクリートタイプの前記素子１４Ａ，１４Ｂは、図３（ａ）に示すように、コレクタ端子（ドレイン端子）Ｃが中央に配置され、エミッタ端子（ソース端子）Ｅが一端側に配置され、ゲート端子Ｇが他端側に配置されることが多い。
【０００７】
その結果、冷却器１５の表側に配置される前記素子１４Ａと、同裏側に配置される前記素子１４ＢとをＸ－Ｘ´方向の位置を揃えて実装した場合、図３（ｂ）に示すように、前記素子１４Ａのエミッタ端子Ｅと前記素子１４Ｂのコレクタ端子Ｃとを接続するゲート基板１１の配線パターン２０は斜めになる。
【０００８】
これにより前記端子Ｅ，Ｃ間のパターン距離が長くなり、前記素子１４Ａ，１４ＢとコンデンサＰＮ端子間のＥＳＬ（配線インピーダンス，インダクタンス）が大きくなり、以下の問題が生じるおそれがある。
【０００９】
（１）前記素子１４Ａ，１４Ｂのスイッチングに発生するサージ電圧が増加し、前記素子１４Ａ，１４Ｂが過電圧破壊され易くなる。
【００１０】
（２）前記素子１４Ａ，１４Ｂのスイッチング速度が遅くなって、スイッチング損失が大きくなってしまう。
（【００１１】以降は省略されています）

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